水稻盐碱逆境响应锌指蛋白基因OsZFP6表达特性及功能研究

发布时间：2020-06-20 14:21

【摘要】：土壤盐碱化严重影响作物生长和农业生产力,严重影响植物细胞渗透压调节、离子平衡、活性氧的清除等。植物可以通过识别外部信号产生相应的反应途径来对胁迫环境防御,锌指蛋白转录因子对植物应激反应的调节作用已被广泛报道。然而,关于C2HC型锌指蛋白在水稻响应碱性盐胁迫中的功能还知之甚少。本研究以前期实验室筛选到的表达序列标签为基础,经BLAST比对分析表明:与编码基因(登录号:AK068488)相似,其编码304个氨基酸,并经蛋白质保守结构在线网站分析获得:该基因编码C2HC型锌指蛋白,其分子量大小为33.6kDa,将其命名为OsZFP6。采用RT-PCR方法从水稻日本晴中克隆到该基因,分别经过Southern杂交以及表达特异性分析表明:OsZFP6基因在水稻基因组中,是以单拷贝形式存在;生殖期时,在根、茎、叶、叶鞘、穗中都有表达。同时,分别使用碱性盐(NaHCO3)和H2O2对水稻两周龄幼苗进行胁迫处理,检测到OsZFP6相对表达量受其诱导,并在叶和根中出现差异,因此,推测OsZFP6参与相应的逆境响应调节途径。为了检测其功能定位,我们将一个绿色荧光蛋白(GFP)与之融合,检测该融合蛋白的表达,在细胞核中发现了 GFP信号,表明OsZFP6在细胞核中发挥功能。此外,对过表达OsZFP6的拟南芥转基因植株分别进行NaHCO3和H2O2胁迫处理,结果表明过表达植株均具有较强的耐受性;并且在株高、鲜重生理指标上,野生型植株低于过表达OsZFP6植株,但在体内的MDA、H2O2含量测量中,出现相反的结果;同时,AtSOD1、AtAPX3、AtCAT1以及AtSOS1的相对表达量在经过胁迫处理后的过表达拟南芥中上调明显,说明OsZFP6可以通过参与调节抗氧化基因来清除活性氧,来增强植物的抗性。本研究又分析了水稻萌发后期NaHCO3胁迫的耐受性分析,过表达OsZFP6水稻耐受NaHCO3胁迫损伤能力高于野生型植株;过表达OsZFP6水稻生长的生理指标优于野生型植株。初步推测OsZFP6基因参与响应碱性盐胁迫途径的调控,可能在转录调控中直接或间接发挥重要作用。总之,我们揭示了OsZFP 能参与碱性盐和H2O2胁迫应答,对增强作物耐碱性起着重要作用。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2;Q945.78
【图文】：

在松嫩平原苏打盐碱地上，低浓度的碱性盐（ＮａＨＣ０３和Ｎａ２Ｃ０３）所产生的胁迫作逡逑用强于同等浓度中性盐所产生的胁迫作用，碳酸盐对植物所产生的胁迫主要是由Ｎａ＋、逡逑Ｃ０３２＼邋ＨＣ０３＿和较高ｐＨ值诱导产生，植物体内众多代谢途径受到影响如图１－１所示，植逡逑物细胞渗透压调节、有机酸碱的平衡、植物根系对离子的吸收和利用、蛋白质合成、信逡逑号转导以及碳酸合物能量代谢［６＿１（）］。同时，较低浓度的碳酸盐所产生的胁迫，就可以诱逡逑导植物体内过多的活性氧产生，对植物造成氧化损伤［１１］。逡逑Ｉｏｎｉｃ．邋ｏｓｍｏＵｃ．邋ａｎｄ逦ＲＯＳ邋ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ逡逑ｐＨ邋Ｈｏｍｅｏｓ－ｉａｓｉｓ逦Ｆ？ＯＤ，邋ＧＰＸ邋ａｎｄ邋Ｐｒ＊Ｒ邋ｐａｔｈｗａｙ逡逑Ｈａ＇邋ｕｐｔａｋｅ逦＾逡逑Ｋ＊逦ａｎｄ逡逑／逦ｉｔ逡逑Ｇｌｙｃｉｎｅ邋ｂｅｔａｍｅ邋－逦－逦？＊邋ＭＤＡ邋ａｎｄ邋ＲＥＬ逡逑ＳｏｌＭｉｓｉ？邋ｓ？§ｓｒ逦Ｍｅｍｂｒａｎｅ邋ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ逡逑－－一逦＇邋Ｓｉｇ？ａｉｉｎｇ邋＊邋Ｉ逡逑，＞邋Ｖｅｓｉｃａ邋ｔｒｓｍｃｋｍｇ逦＾逦＾Ｃａ－１＊邋ｓ＾ｇｎａｌｔｎｇ邋：逦Ｉ逡逑＼邋ｔ邋＿逦．逦Ｐｒｏｔｅｉｎ邋ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ邋＊逦／逡逑＼邋＊邋Ｃａｒｂｏｈｙａｒａｔｅ邋ａｎｄ逦ｃａｓｃａｄｅｓ逦

者发现锌指蛋白的每个重复序列都是单独一个折叠蛋白，其保守基序列ｃｘ２．逡逑４ＣＸ３ＦＸ５ＬＸ２ＨＸ３＿５Ｈ邋（Ｘ代表任意氨基酸序列，数字代表个数）［６７］。锌离子螯合在由这些逡逑基序折叠成紧密结合的ｐｐａ结构中如图１－３邋（ａ）所示，最后通过与Ｃｙｓ和Ｈｉｓ结合，形成四逡逑面体结构［６７］。Ｃ２ＨＣ型锌指型蛋白如图１－３邋（ｂ）所示，首先在逆转录病毒中有所报导，逡逑含有Ｃ－Ｘ２－Ｃ－Ｘ４－Ｈ－Ｘ４－Ｃ保守基序，主要参与ＲＮＡ结合［７３］。它们的功能以及其稳定性分别逡逑与离子种类、锌离子的螯合浓度有一定的关系，并且将锌离子用其他金属离子取代后，逡逑其功能也会受到影响［６７］。逡逑（ａ）逦（ｂ）逡逑图１－３锌指蛋白结构模型［７４］；邋（ａ）邋Ｃ２Ｈ２锌指蛋白结构模型；（ｂ）邋Ｃ２ＨＣ锌指蛋白结构模型逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｚｉｎｃ邋ｆｉｎｇｅｒ邋ｐｒｏｔｅｉｎ；邋（ａ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｃ２Ｈ２邋ｚｉｎｃ邋ｆｉｎｇｅｒ邋ｐｒｏｔｅｉｎ；邋（ｂ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｃ２ＨＣ逡逑ｚｉｎｃ邋ｆｉｎｇｅｒ邋ｐｒｏｔｅｉｎ逡逑１．３．２锌指蛋白的分类逡逑不同种锌指蛋白的分类的方式是根据在锌指结构中的半胱氨酸和组氨酸的数量、空逡逑间分布的不同以及在不同物种间差别进行分类的。以下四种分类方式最为常见：根据由逡逑锌离子结合的Ｃｙｓ和Ｈｉｓ的数量或者是与它们结合后所形成空间类型进分类［７４＿７５］；逡逑Ｔａｋａｔｓｕｊｉ等主要是针对植物中的锌指蛋白进行分类［７６］；同时，根据其保守结构域的差异逡逑性

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;中外科学家为水稻降砷“解毒”[J];江西饲料;2018年03期

2 ;中外科学家为水稻降砷“解毒”[J];科学种养;2018年08期

3 段艳芳;;水稻“防癌”新招——碱基天然变异[J];知识就是力量;2017年09期

4 ;水稻基因资源从6方面创新[J];北京农业;2008年08期

5 周艳红;朱建丽;马闯;程遥;;水稻基因结构分析与预测建模[J];华中科技大学学报(自然科学版);2008年04期

6 ;种控制硅积累的水稻基因被发现[J];现代农业科技;2006年05期

7 ;我国科学家“解读”水稻基因[J];发明与革新;2002年06期

8 钱前,滕胜,曾大力,华志华,黄大年;21世纪我国水稻基因工程的发展策略与重点领域[J];中国稻米;2001年05期

9 冯孝忠;;日本耗巨资研究水稻基因图[J];种子世界;1991年12期

10 凌忠专;;水稻基因分析的现状[J];福建稻麦科技;1987年01期

相关会议论文 前10条

1 任斌;严芳;旷永洁;张大伟;林宏辉;周焕斌;;植物基因组单碱基替换技术在水稻上的开发及应用[A];2018全国植物生物学大会论文集[C];2018年

2 谢联辉;;植病科学与人类未来——有关基础性、战略性和前瞻性的若干问题[A];农业生物灾害预防与控制研究[C];2005年

3 陈志军;李辉;李阳生;朱英国;;一个新的水稻基因RWP34的克隆和初步分析[A];湖北省遗传学会第七次代表大会暨学术讨论会论文摘要集[C];2004年

4 杨芳;孙毅;黄寿光;陈旭君;;CRISPR/Cas9系统敲除水稻基因的研究[A];植物病理学研究进展——中国植物病理学会第十二届青年学术研讨会论文选编[C];2015年

5 陈石燕;王宗阳;;T-DNA介导的promoter trap系统[A];中国植物生理学会第九次全国会议论文摘要汇编[C];2004年

6 赵基洪;;水稻与菰属间性状转移研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（下册）[C];2001年

7 王景余;孙海波;李艳萍;邹美智;;水稻遗传转化研究及应用进展[A];中国农业生物技术学会第三届会员代表大会暨学术交流会论文摘要集[C];2006年

8 李磊;李广旭;吴茂森;陈华民;何晨阳;;受Xoo抑制的水稻基因OsCtBP-A的分子克隆及其表达分析[A];第四届中国植物细菌病害学术研讨会论文集[C];2008年

9 郭龙彪;曾大力;董国军;葫时开;钱前;;超级稻产量的分子设计育种[A];中国遗传学会植物遗传和基因组学专业委员会2009年学术研讨会论文摘要汇编[C];2009年

10 李仁忠;李建业;;用Gumbel分布推算南方水稻基因隔离距离极值[A];粮食安全与现代农业气象业务发展——2008年全国农业气象学术年会论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 肖洁;水稻复杂性状全基因组关联研究获突破[N];科学时报;2011年

2 丁佳;水稻全基因组关联分析时代来临[N];科学时报;2010年

3 记者 马爱平;高产又高抗的水稻基因发现[N];科技日报;2019年

4 史俊庭;周口师院 克隆出水稻抗旱抗盐基因[N];中国科学报;2019年

5 本报记者 王晶;“海水稻”迎来关键年份[N];中国海洋报;2019年

6 赵熙熙;全球最大水稻基因库获长期资助[N];中国科学报;2018年

7 记者 李晨;中国科学家主导国际大协作助力水稻精准育种[N];中国科学报;2018年

8 本报记者 李晨;国际大协作，推动水稻精准育种[N];中国科学报;2018年

9 本报记者 马爱平;破解水稻高产优质“密码”[N];科技日报;2018年

10 长沙晚报记者 周和平 通讯员 何静;重组基因，“设计”最好的水稻品种[N];长沙晚报;2018年

相关博士学位论文 前10条

1 郝小花;水稻中两个籽粒镉积累相关基因的功能研究[D];湖南师范大学;2018年

2 张玉霞;水稻胞质类受体激酶基因OsRLK和OsNRRB在水稻与细菌性条斑病菌互作及水稻抗旱中的作用[D];厦门大学;2015年

3 杨俊;OsCaM1-1和OsCML16调控水稻耐逆性机制的研究[D];华中农业大学;2018年

4 张昭阳;GWAS定位水稻成熟种子组培力相关基因及功能分析[D];华中农业大学;2018年

5 邓先俊;水稻磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C4（OsPLC4）调节水稻渗透胁迫响应及生长发育[D];华中农业大学;2018年

6 蔡维;一氧化氮在水稻开花及非生物胁迫应答中的功能研究[D];武汉大学;2015年

7 高峰;miR396调控水稻产量的分子机理研究[D];武汉大学;2015年

8 章佳;水稻CCT家族基因的功能研究和Hd1的重新克隆[D];华中农业大学;2017年

9 孙文强;水稻长叶毛基因Hairy Leaf 6的图位克隆与功能分析[D];华中农业大学;2017年

10 许惠滨;转反义LOX-3基因水稻的耐储藏分子机制研究[D];福建农林大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈耀栋;水稻线粒体载体家族基因OsSFC1的图位克隆[D];浙江大学;2019年

2 申艳婷;水稻病原诱导元件AATCA及其互作转录因子的功能鉴定[D];山东农业大学;2019年

3 涂雅杰;水稻组织特异性蛋白质互作网络的预测研究[D];上海交通大学;2017年

4 陆优社;水稻OsABCC10基因的克隆及功能分析[D];广西大学;2019年

5 王小虎;水稻氨基酸转运体基因OsLHT1的克隆与功能研究[D];广西大学;2019年

6 马海燕;水稻原位转化引起的白化苗的特征特性研究[D];广西大学;2019年

7 刘玉婷;水稻OsNCED1基因功能的初步研究[D];湖南师范大学;2017年

8 何明良;水稻盐碱逆境响应锌指蛋白基因OsZFP6表达特性及功能研究[D];东北林业大学;2019年

9 谢仕猛;靶向水稻BADH2和Bel基因的CRISPR/Cas9修饰及遗传转化[D];海南大学;2017年

10 薛丹阳;水稻La基因的功能研究[D];厦门大学;2018年

本文编号：2722545